Arcabouço Teórico: Teoria Geral de Sistemas

O período medieval (século V ao XV) é conhecido como “Idade das trevas”, pois nele houve pouco desenvolvimento da ciência e da tecnologia, sendo que os fenômenos sem explicação vinham acompanhados de respostas baseadas na linha escolástica. Porém, no início do século XVI, com o Renascimento, a ciência ganhou o reconhecimento como fonte de desenvolvimento científico e tecnológico. Nesse período, com a observação dos corpos celestes, a astronomia, com uma filosofia de mecanismos, acabou se tornando principal área do conhecimento a refutar as premissas da igreja, sendo que esse pensamento deu origem ao Mecanicismo (AZAMBUJA, 2004):

“Para entender o todo é necessário reduzi-lo a uma fração menor e compreender suas partes”.

Em meados do século XIX, foi defendida a idéia de que as propriedades de moléculas não poderiam ser derivadas, a partir das propriedades dos elementos constituintes, como por exemplo, a água que não teria as mesmas características das moléculas de hidrogênio e oxigênio, nem isoladas e nem somadas, ou seja, que o todo é mais do que apenas a soma das partes. Nesse caso, o filósofo expressa que a forma com que essas duas moléculas se relacionam entre si, deve ser considerada. Desde 1940, essa linha de pensamento têm avançado dentro da biologia, sociologia e várias outras ciências, sob a forma de teorias de sistemas, que se baseiam na ideia de que as relações

decorrentes em fases complicadas de integração podem produzir novas características, imprevisíveis para o sistema (HANNE, 2011).

O todo passou a ser chamado, então, de sistema, passando a ter elementos com inter-relações entre si e, portanto, entendido como além da soma de suas partes. Desde a década de 1970, a partir do conceito de sistemas, os níveis de organização (social, psicológico e biológico) começaram a ser entendidos de outra forma: todos ligados uns aos outros e uns sendo afetados pelas mudanças dos outros. Segundo a abordagem sistêmica:

“O todo é mais do que a soma das partes, para entendê-lo é necessário entender inter-

relações entre essas partes”.

Nesse contexto, surgiu a Teoria Geral de Sistemas (TGS), que tem como metas formular teorias que tem de sistemas generalizados, isto é, a formulação de princípios que são válidas para “sistemas” em geral, independentemente da natureza de seus elementos componentes e as relações ou "forças" entre eles (BERTALANFFY, 2008). Foi concebida como uma ciência do todo, para superar ou complementar as abordagens mecanicista/reducionistas (DRACK e SWHARZ, 2010; MELE, PELS, POLESE, 2010). É, portanto, perspectiva teórica que analisa fenômenos vistos como todo com foco nas suas interações, a fim de compreender a organização, o funcionamento e os resultados de uma entidade e não como soma de partes elementares (MELE; PELS; POLESE, 2010). Por fim, é aplicável a várias ciências empíricas e a diversos campos científicos, tais como a termodinâmica, a experimentação biológica e médica, a genética etc. (BERTALANFFY, 2008).

Sistemas são conjuntos de elementos interativos e relacionados cada um ao seu ambiente de modo a formar um todo (SILVA, 2001), com atributos e funções próprias, conectados em uma estrutura e interagindo entre si e o meio externo de forma organizada (RIBEIRO, 2002). Podem ser conceituados também como qualquer entidade, conceitual ou física, composta de partes inter-relacionadas, interatuantes ou interdependentes, dotada de um objetivo (CARAVANTES et al., 2005), ou que desenvolvem funções ou atividades de forma dinâmica para atingir um ou mais objetivos e propósitos (CHIAVENATO, 2007). São encontrados na natureza, na ciência, na sociedade, em contexto econômico e dentro de sistemas de informação e, a partir de uma perspectiva sistêmica, todos os sistemas, em certo nível, estão relacionados à supra sistemas e subsistemas (MELE; PELS; POLESE, 2010).

Em resumo sistemas são, então, conjuntos de elementos que interagem dentro de ambientes trocando matéria, energia ou informação visando objetivo comum, devendo possuir (BERTALANFFY, 2008): a) elementos, que são unidades que compõem os sistemas, onde é importante ressaltar que os elementos podem ser subsistemas de um todo maior; b) relações entre elementos, que pode ocorrer através de troca de informação, matéria etc.; c) objetivo comum, que é o objetivo através das interações dos seus elementos; d) meio externo, que é a parte externa ao sistema e que não está submetida ao seu controle, podendo haver trocas entre os sistemas e o meio – energia, informação e etc. – podendo um influenciar o outro.

Para compreensão dos sistemas, os mesmos podem ser representados e compreendidos por meio da sua modelagem, ou seja, sua representação por meio de equações matemáticas, modelos cognitivos etc. A modelagem pode ser compreendida como sendo uma representação simplificada da realidade ou de um aspecto do mundo real que surja como interesse de pesquisa (CHRISTOFOLETTI, 1999).

Os modelos configuram-se como representações abstratas ou não, com o objetivo de contribuir com o estudo do comportamento do objeto/entidade modelado, por meio de analogia entre aquilo que se sabe e aquilo que se quer entender/conhecer/simular/prever, apresentando uma conexão entre a teoria e os dados (BATISTA, SALVI e LUCAS, 2011). São, ainda, réplicas, isto é, idealizações que replicam ou copiam a realidade, cujas propriedades podem ser reais, mas que eventualmente são conveniências, pois ajudam a dar consistência ao modelo e a aplicar a teoria, mas não são necessariamente propriedades a serem encontradas em situações reais, podendo ser classificados em (DUTRA, 2005):

a) Modelos icônicos: representações físicas que guardam semelhanças estruturais visando comparação entre as características físicas de dois sistemas, bem como admitir representações linguísticas que não são icônicas, mas simbólicas. São exemplos de modelos icônicos, as plantas de engenharia, fotografias e/ou desenhos esquemáticos etc.;

b) Modelos matemáticos: representações verbais que descrevem extensionalmente as propriedades fundamentais de outras estruturas ou sistemas. São exemplos de modelos matemáticos, as formulações de cálculo de vazão, perda de carga em tubulações etc.;

c) Modelos nômicos: representações escritas que descrevem, estruturalmente ou em detalhe, o comportamento de outras estruturas ou sistemas, visando comparação ou não. Tem-se como exemplos de modelos nômicos os detalhamentos operacionais de SAA.

Existem três categorias de modelos do âmbito do conhecimento e detalhamento interno dos sistemas, no caso os modelos caixa branca, os caixa preta e os caixa cinza (KHAN, 2012). Nos modelos caixa branca, ocorre investigação detalhada da lógica interna e da estrutura do sistema, onde é dado ao investigador o pleno conhecimento do sistema. Nos modelos caixa preta, ocorre modelagem sem ter qualquer conhecimento interno do sistema, ele apenas examina os dados de entrada e saída, sendo. No intervalo, estão os modelos caixa cinza, onde é dado ao analista o conhecimento limitado do sistema.

Nesse sentido, a modelagem é importante técnica para o conhecimento de sistemas e seus comportamentos, bem como de seus elementos e inter-relações entre os mesmos. Logo, a modelagem de sistemas reais pode proporcionar importantes indicativos de como o mesmo pode operar em condições de excelência ou em condições de deficitárias, desde que a mesma apresente informações suficientes para compreendê- los e nesse sentido, a simulação é ferramenta importante para avaliar o desempenho.

Atualmente, as ferramentas computacionais são essenciais para a ciência e existem diversos softwares, gratuitos ou pagos, disponíveis no mercado que possibilitam por meio da abordagem teórica apresentada o entendimento de sistemas. No caso de sistemas de abastecimento de água, são exemplos dessas ferramentas o

AutoCad e o ArcGis para modelos icônicos e o Crede, o MikeNet, o WaterCad e o

Epanet que são resultados, principalmente, de modelos matemáticos.

Outras ferramentas que podem ser importantes são as linguagens de programação, tais como Fortran, Java, Visual Basic, MatLab, C++ etc. (podem ser utilizadas para modelos matemáticos ou icônicos). No entanto, antes de pensar em modelar sistemas de abastecimento de água, é importante entender como essas infraestruturas podem ser compreendidas sob a ótica da TGS.